JP3916645B2 - 荷電制御剤およびそれを含有する静電荷像現像用トナー - Google Patents
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Description
前記化学式[III]で示されるアゾ系鉄錯塩を含む荷電制御剤の製造方法について、この錯塩の合成の一例である下記化学反応式を参照しながら説明する。
走査電子顕微鏡 S2350((株)日立製作所製の商品名)を用い、荷電制御剤を拡大し、粒径と形状とを観察した。荷電制御剤は、揃った形状であり、その一次粒子結晶の最大粒径が4μm以下であると観察された。
荷電制御剤約20mgを、活性剤 スコアロール100(花王(株)製の商品名)2mLおよび水20mLの溶液に加え混合液とし、粒度分布測定器 LA−910((株)堀場製作所製の商品名)内の分散水約120mLに、この混合液の約1mLを加え、1分間超音波振動させた後、粒度分布を測定した。凝集粒子である荷電制御剤の平均粒径は2.1μmであった。
凝集粒子である荷電制御剤約20mgを、活性剤 スコアロール100(花王(株)製の商品名)2mLおよび水20mLの溶液に加え混合液とし、10分間超音波振動させたこの混合液の1〜2滴を、粒度分布測定器 LA−910((株)堀場製作所製の商品名)内の分散水約120mLに加え、更に1分間超音波振動させ凝集粒子を一次粒子結晶に微細分散させた後、粒度分布を測定した。このときの粒度分布測定結果が、走査電子顕微鏡による粒径の観察結果と大きく異なる場合、さらに5分間超音波振動させ十分に一次粒子結晶に微細分散させてから、再度粒度分布を測定した。荷電制御剤の一次粒子結晶の平均粒径は1.7μmであった。
比表面積測定器 NOVA−1200(QUANTACHROME社製の商品名)を用い、荷電制御剤の比表面積(BET)を測定した。空セル(9mm−大)を秤量した後、セルの4/5程度(約0.2g)サンプルを入れた。乾燥室にセルをセットし、120℃にて1時間、加熱脱気した。セルを放冷後、秤量し、サンプル重量を算出した後に、分析ステーションに取り付けて測定した。その結果、荷電制御剤の一次粒子結晶の平均粒径から算出される比表面積は、21.2m2/gであった。
原子吸光測定器AA−660((株)島津製作所製の商品名)と、元素分析測定器2400 II CHNS/O(パーキンエルマー社製の商品名)とを用い、荷電制御剤中のNa含有量等を測定した結果、対イオンとしての存在モル%比率は水素イオンが76.2%であり、ナトリウムイオンが23.8%であった。
イオンクロマト測定器 DX−300(DIONEX社製の商品名)を用い、荷電制御剤に残存する塩素イオン量と硫酸イオン量を測定した。その結果、塩素イオン量は181ppmであった。硫酸イオン量の検出限界は100ppmであるが、硫酸イオン量はこの検出限界以下であった。
ガスクロマト測定器SERIES II 5890(HEWLETT PACKARD社製の商品名)を用い、荷電制御剤中の有機溶剤含有量を測定した。その結果、n−ブタノール含有量は、0.42重量%であった。
次に、示差熱分析測定器EXSTAR6000(SEIKO INSTRUMENTS社製の商品名)を用い、荷電制御剤の示差熱分析を行った。その結果を図1に示す。荷電制御剤は、309℃と409℃とに発熱ピークを有している。
次に、X線回折測定装置MXP18(ブルカーエイエックス社製の商品名)を用いX線結晶回折を行なった。その結果を図2に示す。
始発物質である2−アミノ−4−クロロフェノール(化学式[XXV])174gと、濃塩酸280gとを、1.33Lの水に加え、次いで反応系の外部から氷冷しながら36%の亜硝酸ナトリウム水溶液233gを徐々に加え、ジアゾ化してジアゾニウム塩を得た。ナフトールAS(化学式[XXVI])269gと20.5%の水酸化ナトリウム水溶液600gとを水2Lに溶解させた水溶液に、前記ジアゾニウム塩溶液を短時間で滴下し、2時間反応させた。その後、n−ブタノールを125g添加し、更に41%の硫酸第二鉄水溶液239gを加えた後、2時間加熱還流し、アゾ系鉄錯塩(化学式[III])を合成した。室温まで冷却した後、この時のpHは3.2であった。その沈殿したこのアゾ系鉄錯塩を濾取、水洗し、所望の荷電制御剤として、403g得た。
実施例1のモノアゾ化合物(化学式[XXVII])の合成方法と同様にして、モノアゾ化合物(高速液体クロマトグラフ(HPLC)の純度99.00%、含水率68.45%)を合成後、このウエットケーキ少量を乾燥し、Na含有量を原子吸光にて測定したところ4.26%であった。このウエットケーキの固形分に対して、色素に残存するNa量を控除して、20.5%の水酸化ナトリウム水溶液7.1gを、このモノアゾ化合物のウエットケーキ70.0gを分散させた1−ペンタノール−水(11.53g:424.27g)混合液に加え、80℃まで加熱し、30分攪拌分散させた。次いで41%の硫酸第二鉄水溶液12.76gを滴下した。この時の反応液のpHは、2.67であった。その後、97℃まで加熱し、3時間加熱還流し、アゾ系鉄錯塩(化学式[III])を合成した。沈殿したこのアゾ系鉄錯塩を濾取、水洗し、乾燥後、所望の荷電制御剤として、20.1g得た。
実施例1のモノアゾ化合物(化学式[XXVII])の合成方法と同様にして、下記式[XXVIII]で示されるモノアゾ化合物(HPLCの純度99.00%、含水率68.45%)
始発物質である2−アミノ−4−クロロフェノール(化学式[XXV])16.2gと、濃塩酸26.1gとを、124mLの水に加え、次いで反応系の外部から氷冷しながら36%の亜硝酸ナトリウム水溶液21.7gを徐々に加え、ジアゾ化してジアゾニウム塩を得た。ナフトールAS(化学式[XXVI])25.0gと20.5%の水酸化ナトリウム水溶液55.9gとを水186mLに溶解させた水溶液に、前記ジアゾニウム塩溶液を短時間で滴下し、2時間反応させた。その後、n−ブタノールを12.0g及び20.5%の水酸化ナトリウム水溶液18.2g添加し、更に41%の硫酸第二鉄水溶液22.7gを加えた後、2時間加熱還流し、アゾ系鉄錯塩(化学式[IV])を合成した。室温まで冷却した。この時のpHは11.8であった。その沈殿したこのアゾ系鉄錯塩を濾取、水洗、乾燥し、所望の荷電制御剤として、43.2g得た。
始発物質である2−アミノ−4−クロロフェノール(化学式[XXV])17.4gと、濃塩酸28gとを、160mLの水に加え、次いで反応系の外部から氷冷しながら36%の亜硝酸ナトリウム水溶液23.29gを徐々に加え、ジアゾ化してジアゾニウム塩を得た。ナフトールAS(化学式[XXVI])26.86gと20.5%の水酸化ナトリウム水溶液59.96gとを水200mLに溶解させた水溶液に、前記ジアゾニウム塩溶液を短時間で滴下し、2時間反応させた。その後、n−ブタノールを13.55g及び20.5%の水酸化ナトリウム水溶液9.77g添加し、更に41%の硫酸第二鉄水溶液24.38gを加えた後、2時間加熱還流し、アゾ系鉄錯塩(化学式[IV])を合成し、室温まで冷却した。この時のpHは約8であった。その沈殿したこのアゾ系鉄錯塩を濾取、水洗、乾燥し、所望の荷電制御剤として、41.9g得た。
比較のため、この実施例1の対イオンに代えアンモニウムイオンが主である荷電制御剤T−77(保土谷化学社製の商品名)について、同一条件で理化学分析、および物性評価を行った。その結果を、表1に示す。走査電子顕微鏡を用い、粒径と形状とを観察したところ、粒径がばらつき不揃いな形状で、その一次粒子結晶の粒径が1〜5μmであった。一次粒子結晶の比表面積は、8.8m2/gであった。また、対イオンとしての存在モル%比率はアンモニウムイオンが91.3%であり、ナトリウムイオンが8.7%であった。残存塩素イオン量は336ppm、残存硫酸イオン量は766ppmであった。その結果を表1に示す。また、同様に示差熱分析を行ったところ、442.9℃のみに発熱ピークを有していた。
実施例1の荷電制御剤の1重量部、
スチレン−アクリル共重合樹脂 CPR−600B(三井化学社製の商品名)の100重量部、
カーボンブラック MA−100(三菱化学社製の商品名)の6重量部、
低重合ポリプロピレン ビスコール550P(三洋化成社製の商品名)の2重量部を予備混合しプレミックスを調製した。このプレミックスを加熱ロールで溶融混練し、この混練り物を冷却した後、超遠心粉砕器で粗粉砕した。得られた粗粉砕品を、分級器付きのエアージェットミルにより微粉砕すると、粒径5〜15μmの黒色トナーが得られた。
実施例7で使用した実施例1の荷電制御剤を、実施例5で得られた荷電制御剤に代えたこと以外は、実施例7と同様にして黒色トナーを作成し、ブローオフ法により摩擦荷電量を測定した。その結果を図4の(A)〜(C)に示す。
保土谷化学社製の荷電制御剤T−77を用いたこと以外は、実施例3と同様に試作した比較例のトナーについても、同じようにして摩擦荷電量を測定した。その結果を図4の(A)〜(C)に示す。
イオン交換水710重量部に、0.1モル/L濃度のNa3PO4水溶液450重量部を投入し、60℃に加熱後、TK式ホモミキサー(特殊機化工業社製)にて5000rpmで攪拌しつつ1.0モル/L濃度のCaCl2水溶液68重量部を徐々に加え、Ca(PO4)2の分散水液を得た。
Claims (14)
- 下記化学式[I]
または、下記化学式[II]
で示されるアゾ系鉄錯塩が含まれている凝集粒子であって、前記凝集粒子の平均粒径が0.5〜5.0μmであり、示差熱分析により、290℃以上に2つの発熱ピークが観測されることを特徴とする荷電制御剤。 - 前記凝集粒子を超音波振動させて微細分散させ、得られた一次粒子結晶の粒径が、最大4μmであることを特徴とする請求項1に記載の荷電制御剤。
- 前記凝集粒子を超音波振動させて微細分散させ、得られた一次粒子結晶の粒径が、最大4μmであり、前記一次粒子結晶の平均粒径から得た比表面積が少なくとも10m2/gであることを特徴とする請求項1に記載の荷電制御剤。
- ブタノールを0.01〜1.00重量%含有していることを特徴とする請求項1に記載の荷電制御剤。
- 前記荷電制御剤の残存硫酸イオンが、最大100ppmであり、且つ残存塩素イオンが、最大200ppmであることを特徴とする請求項1に記載の荷電制御剤。
- ジアゾ化カップリング反応をして、下記化学式[V]
該モノアゾ化合物を鉄化し、対イオンを調製して、下記化学式[I]
または下記化学式[II]
で示されるアゾ系鉄錯塩を得る第2工程、
該アゾ系鉄錯塩を濾取水洗し、乾燥する第3工程
を有し、水を少なくとも70重量%含んでいる炭素数1〜6の低級アルコールとの混合溶媒中で、該モノアゾ化合物を鉄化する荷電制御剤の製造方法で製造され、アゾ系鉄錯塩が含まれている凝集粒子であって、前記凝集粒子の平均粒径が0.5〜5.0μmであり、示差熱分析により、290℃以上に2つの発熱ピークが観測されることを特徴とする荷電制御剤。 - 前記水−炭素数1〜6の低級アルコールの混合溶媒中、炭素数1〜6の低級アルコールが1.5〜8.5重量%含まれていることを特徴とする請求項7に記載の荷電制御剤。
- トナー用樹脂と、
下記化学式[I]
または、下記化学式[II]
で示されるアゾ系鉄錯塩が含まれている凝集粒子であって、前記凝集粒子の平均粒径が0.5〜5.0μmであり、示差熱分析により、290℃以上に2つの発熱ピークが観測される荷電制御剤とが、含有されていることを特徴とする静電荷像現像用トナー。 - 前記凝集粒子を超音波振動させて微細分散させ、得られた一次粒子結晶の粒径が、最大4μmであることを特徴とする請求項9に記載の静電荷像現像用トナー
- 前記凝集粒子を超音波振動させて微細分散させ、得られた一次粒子結晶の粒径が、最大4μmであり、前記一次粒子結晶の平均粒径から得た比表面積が少なくとも10m2/gであることを特徴とする請求項9に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記荷電制御剤は、ブタノールを0.01〜1.00重量%含有していることを特徴とする請求項9に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記荷電制御剤の残存硫酸イオンが、最大100ppmであり、且つ残存塩素イオンが、最大200ppmであることを特徴とする請求項9に記載の静電荷像現像用トナー。
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